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Tout savoir sur la désulfuration du gaz : procédés, utilité et champs d’application

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La désulfuration est un procédé chimique qui a pour objectif de réduire le taux de dioxyde de soufre et de sulfure d’hydrogène présents dans le gaz naturel ou le biogaz. Avec la raréfaction des ressources en énergies fossiles, ce procédé prend une importance croissante.

À l’heure actuelle, le gaz naturel provient essentiellement des ressources profondes et non conventionnelles : cela signifie que son extraction est plus difficile et coûteuse qu’auparavant. Des techniques de fracturations hydrauliques et de drainage par gravité (1) sont nécessaires, et le gaz extrait est plus acide (teneur en soufre supérieure) que celui provenant des ressources conventionnelles.

Les unités de désulfuration utilisent différentes méthodes afin de rendre le gaz naturel propre à une utilisation domestique ou industrielle :

  • hydrotraitement,
  • traitement par les amines, à la chaux
  • traitement au charbon actif.

Ce dernier processus est également appliqué au biogaz : produit à partir des déchets agricoles et des boues de station d’épuration, il possède souvent un taux trop élevé de sulfure d’hydrogène en sortie de digesteur. Le processus de désulfuration rentre donc la production d’énergie renouvelable

Utilité de la désulfuration

Le dioxyde de soufre comme l’hydrogène sulfuré présents dans le gaz naturel peuvent affecter le système respiratoire et provoquer des irritations oculaires. 

  • L’hydrogène sulfuré (H2S) est produit par la dégradation des bactéries dans un environnement réduit en oxygène. Il est toxique et possède une odeur très désagréable.
  • Le dioxyde de soufre (SO2), plus dangereux, est produit par la combustion d’énergies fossiles. Il est également rejeté naturellement dans l’environnement lors des éruptions volcaniques.

La désulfuration permet donc d’obtenir un gaz naturel sans danger dans le cadre d’une utilisation domestique ou industrielle.

Désulfuration du gaz naturel par la chaux

En utilisant la chaux et le calcaire, il est possible d‘éliminer les éléments soufrés des gaz de combustion grâce au principe d’absorption chimique. Plusieurs méthodes peuvent être appliquées, selon que la chaux est sous forme solide ou liquide.

Désulfuration par voie humide

La chaux est mélangée avec de l’eau et pulvérisée dans un épurateur de gaz. Les éléments acides comme le dioxyde de soufre sont absorbés par l’eau et permettent ensuite de produire du sulfate de calcium. Il s’agit de la forme déshydratée du plâtre qui peut alors être utilisée par l’industrie cimentière.

Désulfuration par voie sèche

La désulfuration par voie sèche regroupe plusieurs procédés :

  • Injection de chaux sèche dans une cuve de réaction ou dans les flux de gaz 
  • Injection de lait de chaux par pulvérisation : l’eau contenue dans le lait de chaux s’évapore et les solides s’agglomèrent sur les parois de la cuve en récupérant le dioxyde de soufre.

Ces méthodes permettent de produire un gypse synthétique, récupéré ensuite pour la production de plâtre.

Désulfuration du gaz naturel par les amines

Une amine désigne un composé organique dérivé de l’ammoniac, dont au moins un atome d’hydrogène a été remplacé par un groupe carboné.

La désulfuration du gaz naturel par les amines implique la mise en oeuvre de deux réacteurs chimiques ; l’absorbeur et le régénérateur. Le flux d’amine se combine avec les éléments acides du gaz dans l’absorbeur. Le gaz naturel ressort de l’absorbeur traité et débarrassé du dioxyde de soufre, alors que l’amine chargée d’acides est dirigée dans le régénérateur. Elle est ensuite chauffée pour permettre l’évacuation des vapeurs d’acide. Après refroidissement, elle peut à nouveau être utilisée dans l’absorbeur pour désulfurer le gaz naturel.

Désulfuration du gaz naturel par hydrotraitement

L’hydrotraitement est un processus utilisé dans l’industrie pétrolière et gazière qui vise à atteindre un degré de raffinage conforme aux normes en vigueur. Elle consiste à créer une réaction chimique grâce à une pression et une température élevées qui permettent de substituer les atomes d’hydrogène aux atomes de soufre. 

Désulfuration du gaz naturel et du biogaz grâce au charbon actif

La désulfuration basée sur le charbon actif se concentre principalement sur l’absorption chimique de l’hydrogène sulfuré. Présent dans le biométhane issu des digesteurs, ce composé chimique doit être supprimé avant l’injection du biogaz dans les circuits de distribution.

Les propriétés naturelles de filtration du charbon actif sont utilisées dans des unités de désulfuration. Elles agissent directement en sortie du gaz naturel des réservoirs souterrains ou après le processus de méthanisation pour le biogaz. 

Questions fréquemment posées

À quoi sert la désulfuration du gaz ?

La désulfuration du gaz permet d’éliminer les composés soufrés naturellement présents dans le gaz, qu’il proviennent des réserves terrestres naturelles ou qu’il soit produit par méthanisation. Le dioxyde de soufre et l’hydrogène sulfuré sont des éléments toxiques qui doivent être supprimés avant l’injection du gaz dans les circuits de distribution et son utilisation domestique ou industrielle.

Quelle est la méthode de désulfuration la plus utilisée ?

Différentes méthodes de désulfuration peuvent être utilisés selon l’objectif (suppression du dioxyde de soufre ou de l’hydrogène sulfuré) et le stade de traitement du gaz. En France, les procédés les plus utilisés sont le traitement par charbon actif, l’hydrotraitement et la désulfuration par les amines.

Le dioxyde de soufre est-il un gaz à effet de serre ?

Le dioxyde de soufre n’est pas un gaz à effet de serre comme le sont le dioxyde de carbone ou la vapeur d’eau. Lorsqu’il est rejeté dans l’atmosphère, il peut former des aérosols qui vont réfléchir ou absorber la lumière, ou contribuer à la formation de nuages. Dans certains cas, le dioxyde de soufre peut donc être considéré comme un “refroidisseur” du climat, mais son action reste momentanée et sa présence dans l’atmosphère pose d’autres problèmes (pollution et pluies acides).

Sources

(1)https://energyeducation.ca/fr/Ressource_conventionnelle_vs_non_conventionnelle

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